JP2010236375A - Fuel injection valve - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve compatibly achieving inhibition of drop of reliability such as failure due to wear and stabilization of a displacement expansion function. <P>SOLUTION: This valve provided with a control valve controlling open and close operation of a valve element opening and closing an injection hole 57, and an actuator 2 driving the control valve for indirectly controlling the valve element. The valve includes a piston shape displacement take out part 24 taking out displacement of the actuator 2 to an outside and is provided with: a fuel pressure generating part 36 converting displacement of the displacement take out part to fuel pressure; a control valve member 62 using fuel pressure of the fuel pressure generating part as a drive source, and separated from and seated on a valve seat 66 of the control valve; a valve chamber 103 disposed at an upstream side of the valve seat 66 of the control valve, and having fuel pressure in the same increased and decreased by the control valve member's 62 being separated from and seated on the valve seat 66; and a pressure control chamber 104 disposed at an upstream side of the valve seat and applying back pressure on the valve element. The control valve member is installed among the valve chamber, a liquid pressure generating part, and a low pressure part 109. The valve chamber is provided with a communication channel 67 including an orifice 68 between the valve chamber and the low pressure part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve.

噴孔を開閉する弁要素の駆動を制御するアクチュエータとして、ピエゾ素子を用いたピエゾアクチュエータを利用した燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。この種の燃料噴射弁は、弁要素を直接的に駆動するものや、弁要素の背圧を制御する制御弁を駆動することにより弁要素を間接的に駆動するものがある。   A fuel injection valve using a piezo actuator using a piezo element is known as an actuator that controls driving of a valve element that opens and closes a nozzle hole (see Patent Document 1). This type of fuel injection valve includes one that directly drives the valve element, and one that indirectly drives the valve element by driving a control valve that controls the back pressure of the valve element.

このような燃料噴射弁の一種として特許文献１に開示の装置では、弁要素の背圧を制御する制御弁を駆動することにより弁要素を間接的に駆動するものにおいて、ピエゾ素子の伸縮による微小な変位量を、「機械式のてこの原理」を利用して当該微小変位量を拡大させることで、制御弁を駆動するようにしている。この技術では、「機械式のてこの原理」を利用するレバー部材を設け、このレバー部材における力点―支点―作用点の各レバー間隔を変更することで、狙いの変位量の伝達比を容易に設定可能とし、ひいてはピエゾアクチュエータを小型化することを可能とする。   In the apparatus disclosed in Patent Document 1 as a kind of such fuel injection valve, the valve element is indirectly driven by driving a control valve that controls the back pressure of the valve element. The control valve is driven by enlarging the minute displacement amount by utilizing the “mechanical lever principle”. In this technology, a lever member that utilizes the `` mechanical lever principle '' is provided, and the transmission ratio of the target displacement is easily achieved by changing the lever distance between the force point, fulcrum, and action point of the lever member. This makes it possible to set the size of the piezoelectric actuator.

特開２００７−１３８８７４号公報JP 2007-138874 A

しかしながら、上記特許文献１による従来技術では、「機械式のてこの原理」であるレバー部材を使用するため、レバー部材が、その部材の力点、支点、及ぶ作用点の各部で摩耗を招く懸念がある。この摩耗が過度に大きくなると、作動不良などの信頼性低下を招くおそれがある。また、燃料噴射弁の製造時において、狙いの変位量の伝達比となるように、各点の位置合せをする組付け管理が難しいため、変位量の変位ロスが発生する可能性があり、ひいては変位量を拡大する変位拡大機能が不安定になるおそれがある。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, since the lever member that is the “mechanical lever principle” is used, there is a concern that the lever member may wear at each of the force point, fulcrum, and acting point of the member. is there. If this wear becomes excessively large, there is a risk of reducing reliability such as malfunction. In addition, at the time of manufacturing the fuel injection valve, it is difficult to manage the assembly to align each point so that the transmission ratio of the target displacement amount is achieved. There is a possibility that the displacement enlargement function for enlarging the amount of displacement becomes unstable.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、摩耗による作動不良などの信頼性低下を抑制することと、変位量の変位拡大機能の安定化が図れることが両立する燃料噴射弁を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to suppress a decrease in reliability such as malfunction due to wear and to stabilize the displacement expansion function of the displacement amount. The object is to provide a fuel injection valve that is compatible.

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。   In order to achieve the above object, the present invention comprises the following technical means.

即ち、請求項１に記載の発明では、燃料を噴射する燃料噴射弁において、噴孔が形成されているハウジングと、ハウジングに収容され、噴孔を開閉する弁要素と、弁要素の開閉動作を制御する制御弁と、弁要素を間接的に制御するように、制御弁を駆動するアクチュエータを備え、アクチュエータは、電圧を印加することにより伸縮するピエゾ素子、及びピエゾ素子の伸縮する際の変位をアクチュエータの外部に取り出すピストン状の変位取り出し部を有し、
変位取り出し部の変位を燃圧に変化する燃圧発生部と、燃圧発生部にて発生した燃圧を駆動源とし、制御弁の弁座に離座及び着座する制御弁部材であって、液圧発生部で発生する燃圧を受ける制御弁部材の受圧面が、変位取り出し部の受圧面より小さく形成されている制御弁部材と、制御弁部材における液圧発生部で挟み込まれる部位とは異なる部位を挟み込み、かつ弁座の上流側に設けられる弁室であって、制御弁部材が弁座から離座及び着座することにより、弁室の内部の燃圧を増減する弁室と、弁室に設けられる弁座の上流側に設けられ、弁座に連通する圧力制御室であって、燃料が導入されて弁要素に背圧を付与する圧力制御室と、を備え、
制御弁部材は、弁室、液圧発生部、及び燃料を低圧源に戻すための低圧部間に介設されるとともに、ハウジングに摺動可能に支持され、
弁室は、低圧部に接続する連絡流路であって、弁室と低圧部の間にオリフィスを有する連絡流路が設けられていることを特徴とする。 That is, according to the first aspect of the present invention, in the fuel injection valve for injecting fuel, the housing in which the injection hole is formed, the valve element that is accommodated in the housing and opens and closes the injection hole, and the opening and closing operation of the valve element is performed. A control valve for controlling, and an actuator for driving the control valve so as to indirectly control the valve element, the actuator expands and contracts when a voltage is applied, and the displacement when the piezoelectric element expands and contracts. It has a piston-like displacement extraction part that is extracted outside the actuator,
A fuel pressure generator that changes the displacement of the displacement take-out part to a fuel pressure, and a control valve member that separates and seats on the valve seat of the control valve using the fuel pressure generated in the fuel pressure generator as a drive source. The pressure receiving surface of the control valve member that receives the fuel pressure generated in the step is sandwiched between a control valve member that is formed smaller than the pressure receiving surface of the displacement extracting portion, and a portion that is different from the portion that is sandwiched by the hydraulic pressure generating portion in the control valve member, And a valve chamber provided on the upstream side of the valve seat, wherein the control valve member separates and seats from the valve seat, thereby increasing or decreasing the fuel pressure inside the valve chamber, and a valve seat provided in the valve chamber A pressure control chamber that is provided on the upstream side of the valve and communicates with the valve seat, wherein the fuel is introduced to apply a back pressure to the valve element, and
The control valve member is interposed between the valve chamber, the hydraulic pressure generation unit, and the low pressure unit for returning the fuel to the low pressure source, and is slidably supported by the housing.
The valve chamber is a communication channel connected to the low-pressure part, and a communication channel having an orifice is provided between the valve chamber and the low-pressure part.

これによると、変位取り出し部、燃圧発生部、及び制御弁の制御弁部材は、変位取り出し部の変位を燃圧に変化する液圧発生部で発生する燃圧を受ける制御弁部材の受圧面が、変位取り出し部の受圧面より小さく形成される構成とするので、ピエゾ素子の伸縮による変位が入力される変位取り出し部側の当該変位量を、制御弁部材で拡大して出力可能となる。   According to this, the pressure extracting surface of the control valve member that receives the fuel pressure generated by the hydraulic pressure generating portion that changes the displacement of the displacement extracting portion to the fuel pressure is displaced in the displacement extracting portion, the fuel pressure generating portion, and the control valve member of the control valve. Since it is formed to be smaller than the pressure receiving surface of the take-out portion, the displacement amount on the displacement take-out portion side to which displacement due to expansion and contraction of the piezo element is input can be enlarged and output by the control valve member.

言い換えると、変位取り出し部、燃圧発生部、及び制御弁部材は、ピエゾ素子の伸縮による変位を、油圧（燃圧）により変位拡大する作用を実現できる。それ故に、「機械式のてこの原理」を利用し変位拡大する作用を実現するもののように力点、支点、及ぶ作用点の各部で摩耗を招くことはなく、摩耗による作動不良などの信頼性低下を抑制することができる。   In other words, the displacement take-out part, the fuel pressure generating part, and the control valve member can realize the action of expanding the displacement due to expansion and contraction of the piezo element by hydraulic pressure (fuel pressure). Therefore, there is no wear at each part of the force point, fulcrum, and acting point, as in the case of realizing the action of expanding the displacement using the “mechanical lever principle”, and the reliability decreases due to wear and other malfunctions. Can be suppressed.

ここで、かかる発明による変位取り出し部、燃圧発生部、及び制御弁の制御弁部材の如き、油圧により変位拡大する変位拡大要素では、燃圧発生部内の燃料の一部が、一方向の変位に対応した燃圧上昇に伴い燃圧発生部の外部へ漏れ出る可能性がある。外部へ漏れ出た燃料分があると、一方向とは逆方向の変位に対応して生じる燃圧低下時に補充されずに、燃圧発生部内の燃料が充填不足に陥るおそれがあるため、変位量を拡大する変位拡大機能が不安定になるという懸念がある。   Here, in the displacement enlarging element that expands the displacement by hydraulic pressure, such as the displacement extracting portion, the fuel pressure generating portion, and the control valve member of the control valve according to the invention, a part of the fuel in the fuel pressure generating portion corresponds to the displacement in one direction. As the fuel pressure rises, it may leak out of the fuel pressure generating part. If there is fuel that has leaked to the outside, the fuel in the fuel pressure generator will not be replenished when the fuel pressure drops corresponding to the displacement in the direction opposite to the one direction, and the fuel in the fuel pressure generator may fall underfill. There is a concern that the expanding displacement expansion function becomes unstable.

これに対し請求項１に記載の構成によれば、弁室には、制御弁の開弁時に、弁座の上流側に設けられた圧力制御室内の燃料が流入する。そして、弁室は、低圧部に接続する連絡流路であって、弁室と低圧部の間に、弁室から連絡流路に流出する燃料の流量を制限するオリフィスを有する連絡流路が設けられる構成とするので、ピエゾ素子の変位が逆方向の変位に転じて燃圧発生部が燃圧低下した後も、弁室内の燃圧が増加した状態を維持することが可能となる。それによって、ピエゾ素子の変位が逆方向の変位に転じて燃圧発生部の燃圧低下時に、弁室内の燃圧が燃圧発生部内の燃圧を上回るように、弁室内と燃圧発生部との差圧を形成し得るのである。   On the other hand, according to the configuration of the first aspect, the fuel in the pressure control chamber provided on the upstream side of the valve seat flows into the valve chamber when the control valve is opened. The valve chamber is a communication channel connected to the low pressure part, and a communication channel having an orifice for restricting the flow rate of the fuel flowing out from the valve chamber to the communication channel is provided between the valve chamber and the low pressure unit. Therefore, even when the displacement of the piezo element is changed to a displacement in the opposite direction and the fuel pressure generating portion decreases, the fuel pressure in the valve chamber can be maintained increased. As a result, the pressure difference between the valve chamber and the fuel pressure generator is formed so that the fuel pressure in the valve chamber exceeds the fuel pressure in the fuel pressure generator when the displacement of the piezo element changes to the displacement in the reverse direction and the fuel pressure in the fuel pressure generator decreases. You can do it.

制御弁部材は、弁室、液圧発生部、及び低圧源に排出した燃料を戻す低圧部間に介設されるとともに、ハウジングに摺動可能に支持されているため、弁室及び液圧発生部間は、弁室と液圧発生部の間の差圧に応じて摺動隙間をリーク燃料が流れる。したがって、燃圧発生部の燃圧低下時に、弁室内の燃圧が燃圧発生部内の燃圧を上回る差圧によって弁室から液圧発生部へのリーク燃料が形成され、よって燃圧発生部内の燃料の充填不足が解消する。それによって、上記変位拡大要素は、その変位量を拡大する変位拡大機能の安定化が図れる。   The control valve member is interposed between the valve chamber, the hydraulic pressure generating portion, and the low pressure portion for returning the fuel discharged to the low pressure source, and is slidably supported by the housing. Between the parts, the leak fuel flows through the sliding gap according to the differential pressure between the valve chamber and the hydraulic pressure generating part. Therefore, when the fuel pressure of the fuel pressure generating part is reduced, a leak fuel from the valve chamber to the hydraulic pressure generating part is formed by the differential pressure in which the fuel pressure in the valve chamber exceeds the fuel pressure in the fuel pressure generating part. Eliminate. Thereby, the displacement enlarging element can stabilize the displacement enlarging function for enlarging the amount of displacement.

以上の請求項１の記載の発明によれば、摩耗による作動不良などの信頼性低下を抑制することと、変位量の変位拡大機能の安定化が図れることが両立し得るのである。   According to the first aspect of the invention described above, it is possible to achieve both suppression of reliability degradation such as malfunction due to wear and stabilization of the displacement expansion function of the displacement amount.

また、請求項２に記載の発明では、連絡流路は、前記制御弁部材を貫通する連絡孔であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the communication channel is a communication hole penetrating the control valve member.

これによると、連絡流路を制御弁部材を貫通する連絡孔で構成するため、例えばハウジングに制御弁部材を迂回し、弁室と低圧部とを接続する孔を形成する場合に比べて孔開け工数の低減が図れる。   According to this, since the communication flow path is constituted by a communication hole penetrating the control valve member, for example, the control valve member is bypassed in the housing, and compared with a case where a hole connecting the valve chamber and the low pressure portion is formed. Man-hours can be reduced.

また、請求項３に記載の発明では、制御弁部材は、制御弁部材の外壁面に連絡孔が開口する開口部であって、ハウジング内を制御弁部材が摺動することにより、開口部がハウジングの内壁面により閉塞または絞られる開口部を有していることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the control valve member is an opening in which a communication hole is opened in the outer wall surface of the control valve member, and the opening is formed by sliding the control valve member in the housing. It has the opening part obstruct | occluded or restrict | squeezed by the inner wall face of a housing, It is characterized by the above-mentioned.

これによると、連絡流路を構成する連絡孔は、ハウジング内を制御弁部材が摺動することによってその開口部が閉塞または絞られるオリフィスとして機能する。それにより、燃圧発生部の燃圧低下時に、一時的に燃料不充填に陥る場合があったとしても、燃圧発生部内の燃料の充填状態となる圧力回復を更に促進可能となる。   According to this, the communication hole constituting the communication channel functions as an orifice whose opening is closed or throttled by the control valve member sliding in the housing. As a result, even when the fuel pressure of the fuel pressure generating portion is temporarily reduced, the fuel pressure in the fuel pressure generating portion can be further recovered from the pressure.

また、請求項４乃至５に記載の発明では、ハウジング内に摺動可能に支持される制御弁部材の摺動隙間は、液圧発生部及び低圧部間の第１摺動隙間部と、弁室及び液圧発生部間の第２摺動隙間部とを有し、第２摺動隙間部が第１摺動隙間部に比べてその流路断面積を大きくすること、及びその流路長さを短くすることのうち少なくともいずれかの特徴を有する。これにより、弁室及び液圧発生部間のリーク燃料が流れる第２摺動隙間部のリーク燃料量を増やすことができ、ひいては、燃圧発生部の燃圧低下時に、一時的に燃料不充填に陥る場合があったとしても、燃圧発生部内の燃料の充填状態となる圧力回復の促進が図れる。   In the inventions according to claims 4 to 5, the sliding clearance of the control valve member slidably supported in the housing includes the first sliding clearance between the hydraulic pressure generating portion and the low pressure portion, and the valve A second sliding gap between the chamber and the fluid pressure generating portion, the second sliding gap has a larger cross-sectional area than the first sliding gap, and the flow path length. It has at least one of the characteristics of shortening the length. As a result, the amount of leaked fuel in the second sliding gap where the leaked fuel flows between the valve chamber and the hydraulic pressure generating part can be increased. As a result, when the fuel pressure in the fuel pressure generating part is lowered, the fuel temporarily becomes unfilled. Even if there is a case, it is possible to promote the pressure recovery in which the fuel is filled in the fuel pressure generating portion.

また、請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、変位取り出し部と、制御弁部材は、燃料噴射弁の中心軸線に対して平行に配置されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fuel injection valve according to any one of the first to fifth aspects, the displacement take-out portion and the control valve member are located with respect to the central axis of the fuel injection valve. It is characterized by being arranged in parallel.

これによると、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明による燃料噴射弁は、油圧により変位拡大変位拡大機能を有し、かつその変位拡大機能の安定化が図れる変位拡大要素が実現できる。そのため、例えばピエゾ素子の積層数を減らし、駆動力の省力化と、ピエゾ素子を積層する軸方向（積層方向）のアクチュエータの小型化が図れる。   According to this, the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 5 has a displacement enlargement / displacement enlargement function by hydraulic pressure, and a displacement enlargement element capable of stabilizing the displacement enlargement function. Can be realized. For this reason, for example, the number of stacked piezoelectric elements can be reduced to save driving force and to reduce the size of the actuator in the axial direction (stacking direction) for stacking the piezoelectric elements.

さらに、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明による燃料噴射弁に、請求項６に記載の発明を適用することにより、アクチュエータの一部である変位取り出し部と、制御弁部材とを燃料噴射弁の中心軸線に沿って平行に配置でき、ひいては更に軸方向の燃料噴射弁の小型化が図れる。   Furthermore, by applying the invention according to claim 6 to the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 5, a displacement take-out part that is a part of an actuator, and a control valve The members can be arranged in parallel along the central axis of the fuel injection valve, and the axial fuel injection valve can be further downsized.

本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を適用した燃料噴射装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the fuel-injection apparatus to which the fuel-injection valve by 1st Embodiment of this invention is applied. 図１中の燃料噴射弁の燃料流路に係る構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure which concerns on the fuel flow path of the fuel injection valve in FIG. 図１の燃料噴射弁の作動を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the action | operation of the fuel injection valve of FIG. 図３中の液圧発生部及び弁室の両者に発生する燃圧、両者の差圧、並びにその差圧による燃料リーク量の関係を示す模式的特性図である。It is a typical characteristic figure which shows the relationship between the fuel pressure which generate | occur | produces in both the hydraulic-pressure generation | occurrence | production part and valve chamber in FIG. 3, the pressure difference of both, and the amount of fuel leaks by the pressure difference. 第２実施形態に係わる燃料噴射弁の特徴部分を示す図であって、図１に対応する断面図である。It is a figure which shows the characteristic part of the fuel injection valve concerning 2nd Embodiment, Comprising: It is sectional drawing corresponding to FIG. 第３実施形態に係わる燃料噴射弁の特徴部分を示す図であって、図１に対応する断面図である。It is a figure which shows the characteristic part of the fuel injection valve concerning 3rd Embodiment, Comprising: It is sectional drawing corresponding to FIG.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。   Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the component corresponding in each embodiment.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本実施形態による燃料噴射弁１を示している。図１は本実施形態による燃料噴射弁１を適用した燃料噴射装置の全体構成を模式的に示しており、また図２は図１中の燃料噴射弁１の燃料流路に係る構成を示すものである。 (First embodiment)
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a fuel injection valve 1 according to this embodiment. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a fuel injection device to which a fuel injection valve 1 according to this embodiment is applied, and FIG. 2 shows the configuration relating to the fuel flow path of the fuel injection valve 1 in FIG. It is.

図１に示すように、燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプ３００、コモンレール４００、及び燃料噴射弁１を備えている。燃料噴射ポンプ３００は、燃料タンク５００から吸入通路６０１を経由して燃料を吸入する。燃料噴射ポンプ３００は、吸入した燃料を所定の圧力まで加圧しコモンレール４００に供給する。燃料噴射ポンプ３００は、供給配管６０２を経由して加圧した燃料をコモンレール４００に供給する。コモンレール４００は、燃料噴射ポンプ３００で加圧された燃料を所定の圧力で維持したまま、いわゆる蓄圧状態で蓄える。   As shown in FIG. 1, the fuel injection device includes a fuel injection pump 300, a common rail 400, and a fuel injection valve 1. The fuel injection pump 300 sucks fuel from the fuel tank 500 via the suction passage 601. The fuel injection pump 300 pressurizes the sucked fuel to a predetermined pressure and supplies it to the common rail 400. The fuel injection pump 300 supplies pressurized fuel to the common rail 400 via the supply pipe 602. The common rail 400 stores the fuel pressurized by the fuel injection pump 300 in a so-called pressure accumulation state while maintaining the fuel at a predetermined pressure.

コモンレール４００は、燃料配管６０３を経由して蓄圧された燃料を、図示しないエンジンの各気筒に搭載される燃料噴射弁１に分配する。燃料噴射弁１は、コモンレール４００内に蓄圧された燃料を、気筒の燃焼室に噴射供給するものである。コモンレール４００内に蓄圧された燃料の燃圧は、５０Ｍｐａから３００Ｍｐａの範囲に設定されており、燃料噴射弁１は燃焼室へ当該範囲相当の燃料噴射圧の燃料を噴射する。   The common rail 400 distributes the fuel accumulated through the fuel pipe 603 to the fuel injection valves 1 mounted in each cylinder of the engine (not shown). The fuel injection valve 1 injects and supplies the fuel accumulated in the common rail 400 to the combustion chamber of the cylinder. The fuel pressure of the fuel accumulated in the common rail 400 is set in a range of 50 Mpa to 300 Mpa, and the fuel injection valve 1 injects fuel with a fuel injection pressure corresponding to the range into the combustion chamber.

また、この燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプ３００及び燃料噴射弁１を駆動制御する制御回路（図示せず）を備えており、制御回路によって燃料噴射ポンプ３００及び燃料噴射弁１が制御される。燃料噴射弁１は、燃料の噴射時期および噴射量が制御回路によって制御される。また、燃料噴射弁１は、コモンレール４００から供給された燃料のうち、噴射に寄与しない余剰燃料（燃料噴射弁１からの排出燃料）を、燃料配管６０４を経由して、燃料タンク５００に戻す。   In addition, the fuel injection device includes a control circuit (not shown) for driving and controlling the fuel injection pump 300 and the fuel injection valve 1, and the fuel injection pump 300 and the fuel injection valve 1 are controlled by the control circuit. In the fuel injection valve 1, the fuel injection timing and the injection amount are controlled by a control circuit. The fuel injection valve 1 returns surplus fuel (fuel discharged from the fuel injection valve 1) out of the fuel supplied from the common rail 400 to the fuel tank 500 via the fuel pipe 604.

この燃料配管６０４には、圧力調整弁７００が設けられており、圧力調整弁７００は例えば圧力が所定値以上になると開弁するチェック弁で構成されている。この圧力調整弁７００は、燃料噴射弁１から排出される低圧燃料の圧力を、所定の圧力（例えば、１〜２Ｍｐａ）の範囲に調整するものである。   The fuel pipe 604 is provided with a pressure regulating valve 700, and the pressure regulating valve 700 is constituted by a check valve that opens when the pressure becomes a predetermined value or more, for example. The pressure adjustment valve 700 adjusts the pressure of the low-pressure fuel discharged from the fuel injection valve 1 to a predetermined pressure (for example, 1 to 2 MPa).

ここで、燃料タンク５００は、燃料噴射弁１から排出された燃料を戻す低圧源に相当する。なお、上記燃料配管６０４における燃料噴射弁１と燃料タンク５００の間に圧力調整弁７００が設けられるものでは、圧力調整弁７００により圧力が所定の圧力（例えば、１〜２Ｍｐａ）に調整された低圧燃料を、低圧源と呼ぶ。   Here, the fuel tank 500 corresponds to a low-pressure source that returns the fuel discharged from the fuel injection valve 1. In the case where the pressure adjustment valve 700 is provided between the fuel injection valve 1 and the fuel tank 500 in the fuel pipe 604, the pressure is adjusted to a predetermined pressure (for example, 1 to 2 Mpa) by the pressure adjustment valve 700. The fuel is called a low pressure source.

以上、燃料噴射弁１を主たる構成とする燃料噴射装置の全体構成について説明した。以下、燃料噴射弁１の構成について説明する。   The overall configuration of the fuel injection device that has the fuel injection valve 1 as the main configuration has been described above. Hereinafter, the configuration of the fuel injection valve 1 will be described.

（燃料噴射弁１の構成）
燃料噴射弁１は、アクチュエータ２、液圧発生部３６、及び弁要素３を備えている。アクチュエータ２および弁要素３は、棒状のハウジング５内に軸方向に並んで収容されている。 (Configuration of fuel injection valve 1)
The fuel injection valve 1 includes an actuator 2, a hydraulic pressure generation unit 36, and a valve element 3. The actuator 2 and the valve element 3 are accommodated in a rod-shaped housing 5 side by side in the axial direction.

ハウジング５は、アクチュエータ２を収容するホルダボデー５１と、液圧発生部３６及び弁要素３の一部を収容するバルブボデー５３と、弁要素３の一部を収容するノズルボデー５５から構成されている。ホルダボデー５１、バルブボデー５３、及びノズルボデー５５は、内部にアクチュエータ２、液圧発生部３６、及び弁要素３を収容し、これらの構成要素５１、５３、５５がリテーニグナット５８などの締結手段により締付固定されている。   The housing 5 includes a holder body 51 that houses the actuator 2, a valve body 53 that houses a part of the hydraulic pressure generating portion 36 and the valve element 3, and a nozzle body 55 that houses a part of the valve element 3. The holder body 51, the valve body 53, and the nozzle body 55 accommodate the actuator 2, the hydraulic pressure generating part 36, and the valve element 3 inside, and these constituent elements 51, 53, 55 are tightened by fastening means such as a retaining nut 58. It is fixed.

ホルダボデー５１は、内部に空洞を有する筒状に形成されている。ホルダボデー５１には、アクチュエータ２を収容する有底孔状のアクチュエータ孔７１と、スプリング４９を収容する有底孔状の収容孔７２とが形成されている。ホルダボデー５１の上端部５２（ノズルボデー５５とは反対側の端部）では、アクチュエータ２の上端部を支持している。アクチュエータ２の下端部には、液圧発生部３６を介して弁要素３が配置されている。ホルダボデー５１の下端部は、上端部が開口するバルブボデー５３が接続されている。ホルダボデー５１の側壁部には、ホルダボデー５１内部に燃料を供給する吸入口５４が形成されている。   The holder body 51 is formed in a cylindrical shape having a cavity inside. The holder body 51 is formed with a bottomed hole-like actuator hole 71 for accommodating the actuator 2 and a bottomed hole-shaped accommodation hole 72 for accommodating the spring 49. The upper end 52 of the holder body 51 (the end opposite to the nozzle body 55) supports the upper end of the actuator 2. A valve element 3 is arranged at the lower end of the actuator 2 via a hydraulic pressure generating part 36. The lower end of the holder body 51 is connected to a valve body 53 whose upper end is open. A suction port 54 for supplying fuel into the holder body 51 is formed in the side wall of the holder body 51.

バルブボデー５３は、内部に空洞を有する筒状に形成されており、バルブボデー５３の上端部には、下端部が開口するホルダボデー５１が接続されると共に、バルブボデー５３の下端部には、上端部が開口するノズルボデー５５が接続されている。バルブボデー５３の内部構造の詳細は後述する。   The valve body 53 is formed in a cylindrical shape having a hollow inside, and a holder body 51 having an open lower end is connected to the upper end of the valve body 53, and an upper end is connected to the lower end of the valve body 53. A nozzle body 55 having an opening is connected. Details of the internal structure of the valve body 53 will be described later.

ノズルボデー５５は、内部に空洞を有する筒状に形成されており、下端部５６（ホルダボデー５１とは反対側）は塞がっている。ノズルボデー５５の空洞は、バルブボデー５３の空洞、並びにホルダボデー５１の空洞と繋がっている。下端部５６には、ノズルボデー５５の内部とノズルボデー５５の外部とを連通する噴孔５７が形成されている。噴孔５７は、図１に示すように複数設けられるものに限らず、一つ設けられるものであってもよい。   The nozzle body 55 is formed in a cylindrical shape having a hollow inside, and the lower end portion 56 (the side opposite to the holder body 51) is closed. The cavity of the nozzle body 55 is connected to the cavity of the valve body 53 and the cavity of the holder body 51. The lower end portion 56 is formed with a nozzle hole 57 that communicates the inside of the nozzle body 55 and the outside of the nozzle body 55. As shown in FIG. 1, the plurality of nozzle holes 57 are not limited to a plurality, and one nozzle hole 57 may be provided.

ホルダボデー５１の内部に流入した燃料は、ホルダボデー５１及びバルブボデー５３を貫通する燃料供給通路１０１を経由してノズルボデー５５の内部に流入し、噴孔５７を介して噴射される。噴孔５７は、弁要素３により開閉が制御される。   The fuel that has flowed into the holder body 51 flows into the nozzle body 55 through the fuel supply passage 101 that passes through the holder body 51 and the valve body 53, and is injected through the injection holes 57. The opening and closing of the nozzle hole 57 is controlled by the valve element 3.

アクチュエータ２は、ピエゾスタック２１、固定部材２３、変位取り出し部２４、及びケーシング２６等から構成されている。ピエゾスタック２１は、複数の板状のピエゾ素子２２を板厚方向に積み重ねて形成されるものであり、筒状に形成されているケーシング２６内に収容される。ピエゾスタック２１は、図１に示すように燃料噴射弁１の外部より電圧が印加されると、印加された電圧の大きさに応じてピエゾ素子２２の板厚方向に伸長し、電圧の印加が解除されるとピエゾ素子２２は収縮し、電圧が印加される前の状態にまで戻る。   The actuator 2 includes a piezo stack 21, a fixing member 23, a displacement extraction unit 24, a casing 26, and the like. The piezo stack 21 is formed by stacking a plurality of plate-like piezo elements 22 in the plate thickness direction, and is housed in a cylindrical casing 26. As shown in FIG. 1, when a voltage is applied from the outside of the fuel injection valve 1, the piezo stack 21 extends in the thickness direction of the piezo element 22 in accordance with the magnitude of the applied voltage. When released, the piezo element 22 contracts and returns to the state before the voltage is applied.

固定部材２３は、ケーシング２６の一方の端部に固定されている。固定部材２３は、ピエゾスタック２１の弁要素３とは反対側の一方の端部を支持する。   The fixing member 23 is fixed to one end of the casing 26. The fixing member 23 supports one end of the piezo stack 21 opposite to the valve element 3.

変位取り出し部２４は、ケーシング２６の下端部側に軸方向に摺動可能に支持されている。変位取り出し部２４は、ピエゾスタック２１の他方の端部に支持されている。変位取り出し部２４の弁要素３側の端部は、ピストン状に形成され、ケーシング２６の端部より下方に突き出ている。変位取り出し部２４の下端部が、液圧発生部３６に常に油密に接続している。   The displacement extracting portion 24 is supported on the lower end portion side of the casing 26 so as to be slidable in the axial direction. The displacement extraction unit 24 is supported by the other end of the piezo stack 21. The end of the displacement take-out part 24 on the valve element 3 side is formed in a piston shape and projects downward from the end of the casing 26. The lower end portion of the displacement takeout portion 24 is always oil-tightly connected to the hydraulic pressure generating portion 36.

変位取り出し部２４は、図１に示すように、ピストン部２４ａと、ピストン部２４ａの上端部に設けられ、ピストン部２４ａの径方向外側に延びる平板状の支持部２４ｂとを備えている。ピストン部２４ａと支持部２４ｂは、図１に示すように一体に形成されているものに限らず、ピストン部２４ａと支持部２４ｂとを圧入などの接合手段により一体的に固定しているものであってもよい。   As shown in FIG. 1, the displacement take-out part 24 includes a piston part 24a and a flat plate-like support part 24b that is provided at the upper end part of the piston part 24a and extends radially outward of the piston part 24a. The piston portion 24a and the support portion 24b are not limited to being integrally formed as shown in FIG. 1, but the piston portion 24a and the support portion 24b are integrally fixed by a joining means such as press fitting. There may be.

支持部２４ｂは、弁要素３側の端部に、「付勢部材」としてのスプリング４４が設けられている。このスプリング４４は支持部２４ｂと、ホルダボデー５１の内壁とに挟み込まれるように配置されている。変位取り出し部２４の支持部２４ｂの上端部が、ピエゾスタック２１の下端部に常に当接している。スプリング４４は、支持部２４ｂを介してピエゾスタック２１に予備荷重を付与する。予備荷重は、ピエゾスタック２１が伸長する際の妨げとならない程度に設定されている。   The support portion 24 b is provided with a spring 44 as an “urging member” at the end on the valve element 3 side. The spring 44 is disposed so as to be sandwiched between the support portion 24 b and the inner wall of the holder body 51. The upper end portion of the support portion 24 b of the displacement extraction portion 24 is always in contact with the lower end portion of the piezo stack 21. The spring 44 applies a preliminary load to the piezo stack 21 via the support portion 24b. The preliminary load is set to such an extent that it does not hinder the piezo stack 21 from extending.

ピストン部２４ａは、バルブボデー５３のシリンダ孔６１内に摺動可能に支持されている。ピストン部２４ａは、シリンダ孔６１の内壁面との間に、第１摺動隙間ａを形成している。   The piston part 24 a is slidably supported in the cylinder hole 61 of the valve body 53. The piston portion 24 a forms a first sliding gap a between the inner wall surface of the cylinder hole 61.

アクチュエータ２のピエゾスタック２１に所定の電圧が印加されると、印加された電圧の大きさに応じてピエゾスタック２１が所定の長さ伸長する。ピエゾスタック２１の上方は、固定部材２３にて移動が規制されているため、ピエゾスタック２１が伸長すると、ピエゾスタック２１の変位取り出し部２４が当接されている他方の端部が下方に伸長量に応じた分だけ移動する。それに伴い、ピエゾスタック２１の伸長量に応じた分だけ、変位取り出し部２４も下方に移動する。   When a predetermined voltage is applied to the piezo stack 21 of the actuator 2, the piezo stack 21 extends a predetermined length according to the magnitude of the applied voltage. Since the movement of the upper portion of the piezo stack 21 is restricted by the fixing member 23, when the piezo stack 21 is extended, the other end of the piezo stack 21 with which the displacement take-out portion 24 is in contact is extended downward. Move by the amount corresponding to. Along with this, the displacement extracting portion 24 also moves downward by an amount corresponding to the extension amount of the piezo stack 21.

その後、電圧の印加を解除するとピエゾスタック２１は収縮し、電圧が印加される前の状態まで戻る。それに伴い、変位取り出し部２４も元の位置に移動する。   Thereafter, when the application of the voltage is released, the piezo stack 21 contracts and returns to the state before the voltage is applied. Along with this, the displacement extracting unit 24 also moves to the original position.

アクチュエータ２の下方に配置されている弁要素３は、後述の液圧発生部３６、及び制御弁部材６２を含む制御弁を介して制御される、弁部材３１などから構成されている。   The valve element 3 disposed below the actuator 2 includes a valve member 31 and the like that are controlled via a control valve including a hydraulic pressure generation unit 36 and a control valve member 62 described later.

バルブボデー５３は、シリンダ孔６１と、制御弁部材６２を摺動可能に支持する支持孔６３、６４と、第２支持孔６４とシリンダ孔６１を接続する燃料連絡通路６５とが形成されている。   The valve body 53 is formed with a cylinder hole 61, support holes 63 and 64 that slidably support the control valve member 62, and a fuel communication passage 65 that connects the second support hole 64 and the cylinder hole 61. .

支持孔６３、６４とシリンダ孔６１とは、燃料噴射弁１の中心軸線に対し平行に配置されている。言い換えると、変位取り出し部２４のピストン部２４ａと制御弁部材６２が、燃料噴射弁１の中心軸線に対し平行に配置されている。   The support holes 63 and 64 and the cylinder hole 61 are arranged in parallel to the central axis of the fuel injection valve 1. In other words, the piston part 24 a of the displacement take-out part 24 and the control valve member 62 are arranged in parallel to the central axis of the fuel injection valve 1.

支持孔６３、６４は、第１支持孔６３及び第２支持孔６４が異なる内径を有し、制御弁部材６２の中心軸に対して同軸に配置されている。第１支持孔６３及び第２支持孔６４は、制御弁部材６２の外壁面との間で、それぞれ、第２摺動隙間ｂ、及び第３摺動隙間ｃを形成している。   The support holes 63 and 64 have different inner diameters from the first support hole 63 and the second support hole 64, and are arranged coaxially with respect to the central axis of the control valve member 62. The first support hole 63 and the second support hole 64 form a second sliding gap b and a third sliding gap c with the outer wall surface of the control valve member 62, respectively.

また、バルブボデー５３は、第１支持孔６３が有底孔状に形成されている。第１支持孔６３の第２支持孔６４とは反対側に底部には、弁座６６が設けられている。この弁座６６は、制御弁部材６２が着座及び離座可能である。   Further, the valve body 53 has a first support hole 63 formed in a bottomed hole shape. A valve seat 66 is provided at the bottom of the first support hole 63 on the opposite side to the second support hole 64. The valve seat 66 can be seated and separated by the control valve member 62.

また、バルブボデー５３は、外周部側を軸方向（図示上下方向）に貫通する燃料供給通路１０１と、低圧燃料通路１０２とが形成されている。この低圧燃料通路１０２はボデー５１、５３を貫通しており、低圧燃料通路１０２に連通する排出口７３がホルダボデー５１の側壁部に形成されている。   Further, the valve body 53 is formed with a fuel supply passage 101 that penetrates the outer peripheral side in the axial direction (the vertical direction in the drawing) and a low-pressure fuel passage 102. The low-pressure fuel passage 102 passes through the bodies 51 and 53, and a discharge port 73 communicating with the low-pressure fuel passage 102 is formed in the side wall portion of the holder body 51.

また、バルブボデー５３には、低圧燃料通路１０２に接続する弁室通路６７が形成されている。弁室通路６７は、第１支持孔６３の弁座６６の下流側に接続しており、弁座６６の下流側と低圧燃料通路１０２とを連通している。この弁室通路６７には、オリフィス６８が設けられており、オリフィス６８は、弁室通路６７を流れる燃料の流量を制限している。   Further, a valve chamber passage 67 connected to the low pressure fuel passage 102 is formed in the valve body 53. The valve chamber passage 67 is connected to the downstream side of the valve seat 66 of the first support hole 63, and communicates the downstream side of the valve seat 66 and the low pressure fuel passage 102. An orifice 68 is provided in the valve chamber passage 67, and the orifice 68 restricts the flow rate of fuel flowing through the valve chamber passage 67.

また、バルブボデー５３の下端部には、燃料供給通路１０１及び低圧燃料通路１０２の内側に、背圧孔６９が形成されている。この背圧孔６９には、燃料供給通路１０１に連通する第１連通路７４と、弁座６６に連通する第２連通路７５とがそれぞれ接続している。   A back pressure hole 69 is formed in the lower end portion of the valve body 53 inside the fuel supply passage 101 and the low pressure fuel passage 102. The back pressure hole 69 is connected to a first communication path 74 that communicates with the fuel supply path 101 and a second communication path 75 that communicates with the valve seat 66.

制御弁部材６２は、弁座６６に着座及び離座する制御弁を構成している。制御弁部材６２は、段付き円柱状に形成され、小径部６２ａと、小径部６２ａより外径が大きい大径部６２ｂを有している。小径部６２ａの先端部は弁座６６に着座及び離座する。小径部６２ａの先端部は、図１に示すように半球状の弁体が介装され、半球状の弁体の端面で弁座６６に当接するものに限らず、先端部が平坦面で形成され、平坦面で弁座６６に当接するものであってもよい。   The control valve member 62 constitutes a control valve that is seated on and separated from the valve seat 66. The control valve member 62 is formed in a stepped columnar shape, and has a small diameter portion 62a and a large diameter portion 62b having an outer diameter larger than that of the small diameter portion 62a. The distal end portion of the small diameter portion 62a is seated on and separated from the valve seat 66. As shown in FIG. 1, a hemispherical valve element is interposed at the tip end of the small diameter part 62a, and the tip part is not limited to abutting against the valve seat 66 at the end face of the hemispherical valve element. Alternatively, the valve seat 66 may be abutted on a flat surface.

制御弁部材６２は、小径部６２ａが第１支持孔６３に摺動可能に支持されるとともに、大径部６２ｂが第２支持孔６４に摺動可能に支持されている。   The control valve member 62 has a small diameter portion 62 a slidably supported by the first support hole 63 and a large diameter portion 62 b slidably supported by the second support hole 64.

制御弁部材６２の大径部６２ｂの上端部に、スプリング４８が設けられている。このスプリング４８は、制御弁部材６２の大径部６２ｂとホルダボデー５１の内壁（詳しくは、収容孔７２）とに挟み込まれるように配置されている。スプリング４８は、制御弁部材６２を弁座６６方向（図中下方）に付勢している。   A spring 48 is provided at the upper end of the large diameter portion 62 b of the control valve member 62. The spring 48 is disposed so as to be sandwiched between the large diameter portion 62 b of the control valve member 62 and the inner wall (specifically, the accommodation hole 72) of the holder body 51. The spring 48 urges the control valve member 62 toward the valve seat 66 (downward in the drawing).

ここで、図１に示すように、液圧発生部３６は、制御弁部材６２の外壁面（詳しくは、大径部６２ｂの下端面、小径部６２ａの外壁面）と第２支持孔６４とで区画される燃料空間、変位取り出し部２４のピストン部２４ａの外壁面とシリンダ孔６１とで区画される燃料空間、及び燃料連絡通路６５で形成されている。液圧発生部３６内に発生する燃圧（圧力）に対し、制御弁部材６２の受圧面がピストン部２４ａの受圧面の面積より小さい。液圧発生部３６は、アクチュエータ２の変位取り出し部２４の変位量を、油圧（燃圧）により拡大する要素である。ピストン部２４ａとシリンダ孔６１との間の第１摺動隙間ａ、並びに制御弁部材６２と支持孔６３、６４との間の第２摺動隙間ｂ及び第３摺動隙間ｃは、液圧発生部３６を液密にするように、僅かな隙間に設定されている。   Here, as shown in FIG. 1, the hydraulic pressure generating portion 36 includes an outer wall surface of the control valve member 62 (specifically, a lower end surface of the large diameter portion 62 b and an outer wall surface of the small diameter portion 62 a) and the second support hole 64. A fuel space defined by the cylinder hole 61, and a fuel communication passage 65. The pressure receiving surface of the control valve member 62 is smaller than the area of the pressure receiving surface of the piston portion 24a with respect to the fuel pressure (pressure) generated in the hydraulic pressure generating portion 36. The hydraulic pressure generating unit 36 is an element that expands the displacement amount of the displacement extracting unit 24 of the actuator 2 by hydraulic pressure (fuel pressure). The first sliding gap a between the piston portion 24a and the cylinder hole 61 and the second sliding gap b and the third sliding gap c between the control valve member 62 and the support holes 63 and 64 are hydraulic pressures. A slight gap is set so that the generator 36 is liquid-tight.

上記第１摺動隙間ａ〜第３摺動隙間ｃのうち、第２摺動隙間ｂが少なくとも第３摺動隙間ｃより大きく設定されていることが好ましい。   Of the first sliding gap a to the third sliding gap c, the second sliding gap b is preferably set to be at least larger than the third sliding gap c.

また、図１に示すように、弁室１０３は、第１支持孔６３の弁座６６側の内壁面と小径部６２ａの外壁面とで区画される燃料空間で形成され、この弁室１０３には、弁室通路６７が接続している。弁室１０３は、制御弁の開弁時、つまり制御弁部材６２が弁座６６から離座時に、後述の背圧孔６９とで区画される圧力制御室１０４からの燃料が流入する。圧力制御室１０４から弁室１０３への流入した燃料は、弁室通路６７のオリフィス６８を通って低圧燃料通路１０２に排出される。ここで、弁室通路６７は請求範囲に記載の連絡流路に相当する。   Further, as shown in FIG. 1, the valve chamber 103 is formed by a fuel space defined by an inner wall surface of the first support hole 63 on the valve seat 66 side and an outer wall surface of the small diameter portion 62 a. Is connected to the valve chamber passage 67. In the valve chamber 103, when the control valve is opened, that is, when the control valve member 62 is separated from the valve seat 66, the fuel from the pressure control chamber 104 defined by the back pressure hole 69 described later flows. The fuel that has flowed into the valve chamber 103 from the pressure control chamber 104 is discharged to the low-pressure fuel passage 102 through the orifice 68 of the valve chamber passage 67. Here, the valve chamber passage 67 corresponds to the communication flow path described in the claims.

また、図１に示すように、アクチュエータ孔７１及び収容孔７２は低圧燃料通路１０２に接続しており、燃料を低圧源に戻す低圧部１０９を構成している。   As shown in FIG. 1, the actuator hole 71 and the accommodation hole 72 are connected to the low-pressure fuel passage 102 to constitute a low-pressure part 109 that returns the fuel to the low-pressure source.

弁部材３１は、先端３２がノズルボデー５５の下端部５６の内壁のシート部５５ａに離座及び着座することにより、噴孔５７からの燃料の噴射、及び非噴射を制御する。弁部材３１は、略棒状に形成されている。弁部材３１の先端３２の反対側の端部には、弁部材３１の軸方向に摺動可能に支持する略円筒状のシリンダ４７が設けられている。   The valve member 31 controls the injection and non-injection of the fuel from the injection hole 57 by the front end 32 being separated from and seated on the seat portion 55 a on the inner wall of the lower end portion 56 of the nozzle body 55. The valve member 31 is formed in a substantially rod shape. A substantially cylindrical cylinder 47 that is slidably supported in the axial direction of the valve member 31 is provided at the end of the valve member 31 opposite to the tip 32.

弁部材３１の先端３２と上記反対側の端部との間には、段差が形成されており、その段差には、スプリング４９の下端部を支持する支持リング４６が設けられている。スプリング４９の上端部は、シリンダ４７に支持される。スプリング４９は、支持リング４６とシリンダ４７との間に、ある程度軸方向に圧縮された状態で配置される。このスプリング４９の圧縮荷重（付勢力）により、シリンダ４７はバルブボデー５３の下端面に押し付けられ、弁部材３１は下方（閉弁方向）に押し付けられる。   A step is formed between the tip 32 of the valve member 31 and the opposite end, and a support ring 46 that supports the lower end of the spring 49 is provided at the step. The upper end portion of the spring 49 is supported by the cylinder 47. The spring 49 is disposed between the support ring 46 and the cylinder 47 in a state compressed to some extent in the axial direction. Due to the compression load (biasing force) of the spring 49, the cylinder 47 is pressed against the lower end surface of the valve body 53, and the valve member 31 is pressed downward (in the valve closing direction).

図１に示すように、圧力制御室１０４は、バルブボデー５３の下端面の背圧孔６９と、シリンダ４７の内壁面と、弁部材３１の上端面と区画されることで形成される。圧力制御室１０４内の燃圧は、噴孔５７を開閉動作する弁部材３１に背圧を付与するものである。   As shown in FIG. 1, the pressure control chamber 104 is formed by partitioning the back pressure hole 69 on the lower end surface of the valve body 53, the inner wall surface of the cylinder 47, and the upper end surface of the valve member 31. The fuel pressure in the pressure control chamber 104 applies a back pressure to the valve member 31 that opens and closes the nozzle hole 57.

圧力制御室１０４は、第１連通路７４及び第２連通路７５が接続している。第１連通路７４及び第２連通路７５には、それぞれ、インオリフィス７４ａ、アウトオリフィス７５ａが設けられている。第１連通路７４の上流側、即ち燃料供給通路１０１から流入した燃料は、第１連通路７４のインオリフィス７４ａを通って、圧力制御室１０４に供給される。制御弁部材６２の閉弁時には、圧力制御室１０４内の燃圧は、燃料供給通路１０１に供給される燃料の圧力と同じである。制御弁部材６２が開弁されると、燃料供給通路１０１によって圧力制御室１０４に供給される燃料は、第２連通路７５のアウトオリフィス７５ａを通って、弁室１０３に排出される。   The pressure control chamber 104 is connected to the first communication path 74 and the second communication path 75. An in-orifice 74a and an out-orifice 75a are provided in the first communication path 74 and the second communication path 75, respectively. The fuel that has flowed in from the upstream side of the first communication path 74, that is, the fuel supply path 101, is supplied to the pressure control chamber 104 through the in-orifice 74 a of the first communication path 74. When the control valve member 62 is closed, the fuel pressure in the pressure control chamber 104 is the same as the pressure of the fuel supplied to the fuel supply passage 101. When the control valve member 62 is opened, the fuel supplied to the pressure control chamber 104 by the fuel supply passage 101 passes through the out orifice 75 a of the second communication passage 75 and is discharged to the valve chamber 103.

シリンダ４７と弁部材３１の間に形成される第４摺動隙間ｄは、圧力制御室１０４を液密にするように、僅かな隙間に設定されている。   The fourth sliding gap d formed between the cylinder 47 and the valve member 31 is set to a slight gap so that the pressure control chamber 104 is liquid-tight.

ノズルボデー５５は、弁部材３１の上端部との間に、弁部材３１の上端部を取り囲むような上部燃料溜り室１０５を形成している。また、ノズルボデー５５は、弁部材３１の下端部との間に、弁部材３１の下端部を取り囲むような下部燃料溜り室１０６を形成している。上部燃料溜り室１０５と下部燃料溜り室１０６は、弁部材３１の外壁面に二面幅状に形成される段差部を介して常に連通している。燃料溜り室１０５、１０６は、燃料供給通路１０１に供給される燃料を、弁部材３１の開弁時に、噴孔５７の上流のサック部５９に導く。また、弁部材３１の閉弁時には、燃料溜り室１０５、１０６とサック部５９は閉塞し、燃料供給通路１０１に供給される燃料は、燃料溜り室１０５、１０６に溜められたままとなる。   The nozzle body 55 forms an upper fuel reservoir chamber 105 surrounding the upper end portion of the valve member 31 between the upper end portion of the valve member 31. The nozzle body 55 forms a lower fuel reservoir chamber 106 that surrounds the lower end portion of the valve member 31 between the lower end portion of the valve member 31. The upper fuel reservoir chamber 105 and the lower fuel reservoir chamber 106 are always in communication with each other through a stepped portion formed in a width of two faces on the outer wall surface of the valve member 31. The fuel reservoir chambers 105 and 106 guide the fuel supplied to the fuel supply passage 101 to the sack portion 59 upstream of the injection hole 57 when the valve member 31 is opened. Further, when the valve member 31 is closed, the fuel reservoir chambers 105 and 106 and the sack portion 59 are closed, and the fuel supplied to the fuel supply passage 101 remains stored in the fuel reservoir chambers 105 and 106.

次に、弁部材３１の開閉動作の仕組みについて説明する。   Next, the mechanism of the opening / closing operation of the valve member 31 will be described.

弁部材３１の開閉動作は、吸入口５４から燃料供給通路１０１を通じて燃料噴射弁１内に供給される上記燃料の圧力、圧力制御室１０４内で生じた背圧を受けることによる発生する力や、スプリング４９の付勢力の釣り合いによって決定される。   The opening and closing operation of the valve member 31 includes the pressure of the fuel supplied into the fuel injection valve 1 from the suction port 54 through the fuel supply passage 101, the force generated by receiving the back pressure generated in the pressure control chamber 104, It is determined by the balance of the urging force of the spring 49.

弁部材３１には、先端３２に上記燃料の圧力が作用することによって上方に向かう力（以下、「上方の力」という）が発生する。上方の力は、上記燃料の圧力が作用する先端３２の受圧面積、並びに上記燃料の圧力の大きさによって定まる。   An upward force (hereinafter referred to as “upward force”) is generated in the valve member 31 when the pressure of the fuel acts on the tip 32. The upward force is determined by the pressure receiving area of the tip 32 where the fuel pressure acts and the magnitude of the fuel pressure.

そして、弁部材３１には、圧力制御室１０４内の背圧が作用すること、及びスプリング４９の付勢力によって下方に向かう力（以下、「下方の力」という）が発生する。下方の力は、圧力制御室１０４内の背圧が作用する弁部材３１の受圧面積並びに背圧の大きさ、及びスプリング４９の付勢力によって定まる。   Then, a back pressure in the pressure control chamber 104 acts on the valve member 31, and a downward force (hereinafter referred to as “downward force”) is generated by the biasing force of the spring 49. The downward force is determined by the pressure receiving area of the valve member 31 on which the back pressure in the pressure control chamber 104 acts, the magnitude of the back pressure, and the biasing force of the spring 49.

上方の力が下方の力よりも勝ったとき、弁部材３１は開弁方向に移動を開始し、下方の力が上方の力よりも勝ったとき、弁部材３１は閉弁方向に移動を開始する。ここで、弁部材３１が開弁方向に移動を開始すると、弁部材３１の先端３２がノズルボデー５５のシート部５５ａから離座するので、先端３２の全体にわたって上方の力が作用する。弁部材３１は速やかにリフトし、開弁状態となる。   When the upper force wins over the lower force, the valve member 31 starts moving in the valve opening direction, and when the lower force wins over the upper force, the valve member 31 starts moving in the valve closing direction. To do. Here, when the valve member 31 starts moving in the valve opening direction, the distal end 32 of the valve member 31 is separated from the seat portion 55a of the nozzle body 55, so that an upward force acts on the entire distal end 32. The valve member 31 is quickly lifted and is opened.

次に、燃料噴射弁１の動作について図１〜図４に基づき説明する。図３は燃料噴射弁１の動作を説明するためのタイムチャートである。図中の破線で示す特性は比較例の特性を示している。また図中の実線及び二点鎖線で示す特性は本実施形態の特性を示しており、二点鎖線で示す特性は次回噴射時の特性を示すものである。   Next, the operation of the fuel injection valve 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of the fuel injection valve 1. The characteristic indicated by the broken line in the figure indicates the characteristic of the comparative example. The characteristics indicated by the solid line and the alternate long and two short dashes line in the figure indicate the characteristics of the present embodiment, and the characteristic indicated by the alternate long and two short dashes line indicates the characteristic at the next injection.

ここで、比較例は、本実施形態による燃料噴射弁１の構成に対し、弁室通路６７にオリフィス６８を有しないものである。   Here, the comparative example does not have the orifice 68 in the valve chamber passage 67 with respect to the configuration of the fuel injection valve 1 according to the present embodiment.

図３（ａ）は、図示しない制御回路からアクチュエータ２に送信される駆動信号（パルス）の状態を示している。図中、ＯＮの状態のときに、アクチュエータ２に所定の電圧が印加され、ＯＦＦの状態のときに、アクチュエータ２への所定の電圧の印加が終了する。図３（ｂ）は、アクチュエータ２の出力取り出し部２４の変位を示している。図中、ゼロの状態は、出力取り出し部２４のピストン部２４ａが上方に位置している状態を示している。図３（ｃ）は、液圧発生部３６内の燃圧（圧力）状態を示している。   FIG. 3A shows the state of a drive signal (pulse) transmitted from the control circuit (not shown) to the actuator 2. In the drawing, a predetermined voltage is applied to the actuator 2 when it is in the ON state, and the application of the predetermined voltage to the actuator 2 is completed when it is in the OFF state. FIG. 3B shows the displacement of the output extraction portion 24 of the actuator 2. In the drawing, the zero state indicates a state where the piston portion 24a of the output extraction portion 24 is positioned above. FIG. 3C shows the fuel pressure (pressure) state in the hydraulic pressure generating unit 36.

図３（ｄ）は制御弁の制御弁部材６２の変位を示している。図中、ＯＦＦの状態のときに、制御弁部材６２が弁座６６に着座状態にあることを示し、またＯＮの状態のときに、制御弁部材６２が弁座６６から離座状態にあることを示している。図３（ｅ）は、弁室１０３内の燃圧（圧力）状態を示している。図３（ｆ）は、圧力制御室１０４内の燃圧（圧力）状態を示している。図３（ｇ）は、弁部材３１のリフト量を示しており、図中、リフトがゼロの状態は、閉弁状態にあることを示している。   FIG. 3D shows the displacement of the control valve member 62 of the control valve. In the figure, it is shown that the control valve member 62 is seated on the valve seat 66 when it is in the OFF state, and that the control valve member 62 is separated from the valve seat 66 when it is on. Is shown. FIG. 3E shows a fuel pressure (pressure) state in the valve chamber 103. FIG. 3F shows the fuel pressure (pressure) state in the pressure control chamber 104. FIG. 3G shows the lift amount of the valve member 31. In the figure, a state where the lift is zero indicates that the valve is closed.

時刻ｔ１、つまり駆動信号がＯＦＦからＯＮに切替わるまでは、出力取り出し部２４のピストン部２４ａの位置は、上方にある（図３（ｂ）参照）。このため、圧力制御室１０４の燃圧（圧力）は、燃料供給通路１０１及び燃料溜り室１０５、１０６とほぼ同じ圧力Ｐ１となっている（図３（ｆ）参照）。この状態では、弁部材３１に発生する上方の力は、下方の力よりも低いため、弁部材３１の先端３２は、ノズルボデー５５のシート部５５ａに着座した状態を維持し、噴孔５７から燃料は噴射されない。また、液圧発生部３６の燃圧（圧力）は、低圧部１０９とほぼ同じ圧力Ｐ０となっている（図３（ｃ）参照）。   Until the time t1, that is, until the drive signal is switched from OFF to ON, the position of the piston portion 24a of the output take-out portion 24 is on the upper side (see FIG. 3B). For this reason, the fuel pressure (pressure) in the pressure control chamber 104 is substantially the same pressure P1 as that in the fuel supply passage 101 and the fuel reservoir chambers 105 and 106 (see FIG. 3F). In this state, since the upward force generated in the valve member 31 is lower than the downward force, the tip 32 of the valve member 31 maintains the state of being seated on the seat portion 55 a of the nozzle body 55, and the fuel from the injection hole 57. Is not jetted. Further, the fuel pressure (pressure) of the hydraulic pressure generating part 36 is substantially the same pressure P0 as that of the low pressure part 109 (see FIG. 3C).

時刻ｔ１となり駆動信号がＯＮとなると、出力取り出し部２４のピストン部２４ａは、ピエゾスタック２１に発生した変位によって下方に移動させられる。そして、ピストン部２４ａが下方に押されるとともに、液圧発生部３６内の燃圧（圧力）が上昇し始める。   When the driving signal is turned ON at time t1, the piston portion 24a of the output extraction portion 24 is moved downward by the displacement generated in the piezo stack 21. And while the piston part 24a is pushed below, the fuel pressure (pressure) in the hydraulic pressure generation part 36 begins to rise.

液圧発生部３６内の燃圧（圧力）がある程度上昇し、時刻ｔ２となると、ピストン部２４ａが受ける液圧発生部３６内の燃圧（圧力）による力が、制御弁部材６２を閉弁方向に付勢するスプリング４９の付勢力よりも勝る。これにより、制御弁部材６２が弁座６６から離座し、開弁方向にリフトし始める。制御弁部材６２が開弁方向にリフトすると、圧力制御室１０４内の燃料が、第２連通路７５を経由して弁座６６の下流側の弁室１０３に流入する。   When the fuel pressure (pressure) in the hydraulic pressure generating part 36 rises to some extent and at time t2, the force by the fuel pressure (pressure) in the hydraulic pressure generating part 36 received by the piston 24a causes the control valve member 62 to close in the valve closing direction. It exceeds the urging force of the urging spring 49. As a result, the control valve member 62 moves away from the valve seat 66 and starts to lift in the valve opening direction. When the control valve member 62 is lifted in the valve opening direction, the fuel in the pressure control chamber 104 flows into the valve chamber 103 on the downstream side of the valve seat 66 via the second communication passage 75.

時刻ｔ２から時刻ｔ５までは、制御弁部材６２が開弁しているので、圧力制御室１０４内の燃圧（圧力）が低下する。圧力制御室１０４内の燃圧（圧力）がある程度低下し、時刻ｔ３となると、弁部材３１に発生する下方の力が更に低められるため、弁部材３１に発生する上方の力が下方の力よりも勝る。これにより、弁部材３１が開弁方向にリフトし始める（図３（ｇ）参照）。弁部材３１が開弁方向にリフトすると、燃料供給通路１０１及び燃料溜り室１０５、１０６内の燃料が噴孔５７より噴射される。   From time t2 to time t5, the control valve member 62 is open, so the fuel pressure (pressure) in the pressure control chamber 104 decreases. When the fuel pressure (pressure) in the pressure control chamber 104 drops to some extent and at time t3, the downward force generated in the valve member 31 is further reduced, so the upward force generated in the valve member 31 is less than the downward force. Win. Thereby, the valve member 31 begins to lift in the valve opening direction (see FIG. 3G). When the valve member 31 is lifted in the valve opening direction, the fuel in the fuel supply passage 101 and the fuel reservoir chambers 105 and 106 is injected from the injection hole 57.

時刻ｔ４となり駆動信号がＯＮからＯＦＦに切替わると、ピストン部２４ａはスプリング４４によって上方移動させられるので、液圧発生部３６内の燃圧（圧力）が減圧される（図３（ｃ）参照）。時刻ｔ４から時刻ｔ５までは、ピストン部２４ａの上方移動に従い、液圧発生部３６内の燃圧（圧力）が更に低下する。   When the driving signal is switched from ON to OFF at time t4, the piston portion 24a is moved upward by the spring 44, so that the fuel pressure (pressure) in the hydraulic pressure generating portion 36 is reduced (see FIG. 3C). . From time t4 to time t5, the fuel pressure (pressure) in the hydraulic pressure generating part 36 further decreases as the piston part 24a moves upward.

ここで、本実施形態による燃料噴射弁１の構成に対し、弁室通路６７にオリフィス６８を有しない比較例の場合を説明する。比較例の図３（ｃ）の破線の特性に示すように、液圧発生部３６内の燃料の一部は、ピストン部２４ａの下方移動時の燃圧（圧力）上昇により第１〜第３摺動隙間ａ、ｂ、ｃを通じてリーク燃料として低圧部１０９または弁室１０３に排出される。続いてピストン部２４ａの上方移動時に、ピストン部２４ａが元の位置に戻っても、上記排出燃料分が充分に補充されずに、液圧発生部３６内の燃圧（圧力）が元に圧力Ｐ０に戻らない。次回噴射時までに元の圧力Ｐ０に回復しないと、制御弁部材６２の開弁時期が遅れ、よって弁部材３１の開弁時期の遅れを招くのである。   Here, the case of the comparative example which does not have the orifice 68 in the valve chamber channel | path 67 with respect to the structure of the fuel injection valve 1 by this embodiment is demonstrated. As shown by the characteristics of the broken line in FIG. 3C of the comparative example, a part of the fuel in the hydraulic pressure generating part 36 is caused by the first to third sliding due to the increase in fuel pressure (pressure) when the piston part 24a moves downward. It is discharged into the low pressure part 109 or the valve chamber 103 as leak fuel through the moving gaps a, b, c. Subsequently, when the piston portion 24a moves upward, even if the piston portion 24a returns to the original position, the exhausted fuel is not sufficiently replenished, and the fuel pressure (pressure) in the hydraulic pressure generating portion 36 is based on the pressure P0. Do not return to. If the original pressure P0 is not restored by the next injection, the valve opening timing of the control valve member 62 is delayed, and hence the valve opening timing of the valve member 31 is delayed.

万が一、液圧発生部３６の排出分の燃料（リーク燃料）が充分に補充されないまま、噴射が繰返されると、噴孔５７から噴射される燃料の噴射量が徐々に少なくなり、無噴射となる可能性がある。   In the unlikely event that the injection is repeated without sufficiently replenishing the fuel (leakage fuel) discharged from the hydraulic pressure generating section 36, the amount of fuel injected from the injection hole 57 gradually decreases and no injection is performed. there is a possibility.

これに対し本実施形態では、弁室通路６７に、弁室１０３から流出する燃料の流量を制限するオリフィス６８を設けているため、図３（ｅ）に示すように、弁室１０３に生じる燃圧を高められるので、比較例に比べて弁室１０３の燃圧（圧力）が増加した状態を維持することが可能となる。これにより、ピストン部２４ａの上方移動時、図４（ａ）に示すように、弁室１０３内の燃圧を液圧発生部３６内の燃圧に対し高くでき、その差圧ΔＰを利用して弁室１０３から液圧発生部３６へ流入する流入量を増加することができる（図４（ｂ）参照）。   In contrast, in the present embodiment, the valve chamber passage 67 is provided with the orifice 68 for limiting the flow rate of the fuel flowing out from the valve chamber 103, so that the fuel pressure generated in the valve chamber 103 as shown in FIG. Therefore, it is possible to maintain a state in which the fuel pressure (pressure) in the valve chamber 103 is increased as compared with the comparative example. As a result, when the piston portion 24a moves upward, as shown in FIG. 4A, the fuel pressure in the valve chamber 103 can be made higher than the fuel pressure in the hydraulic pressure generating portion 36, and the differential pressure ΔP is used to control the valve. It is possible to increase the amount of inflow flowing from the chamber 103 into the hydraulic pressure generator 36 (see FIG. 4B).

それによって、ピストン部２４ａの上方移動時に、液圧発生部３６内の燃料の充填不足が解消し得るので、制御弁部材６２の開閉動作が安定した、液圧発生部３６の変位拡大作用を実現できる。   Thereby, when the piston portion 24a moves upward, insufficient fuel filling in the hydraulic pressure generating portion 36 can be solved, so that the opening and closing operation of the control valve member 62 is stabilized and the displacement expanding action of the hydraulic pressure generating portion 36 is realized. it can.

以上説明した本実施形態では、変位取り出し部２４のピストン部２４ａ、制御弁部材６２、及び液圧発生部３６の構成は、液圧発生部３６内に発生する燃圧（圧力）に対し、制御弁部材６２の受圧面がピストン部２４ａの受圧面の面積より小さく形成される構成としている。これにより、ピエゾスタック２１の伸縮による変位が入力される変位取り出し部２４側の当該変位量を、制御弁部材６２で拡大して出力可能となるため、ピエゾスタック２１の伸縮による変位を、油圧（燃圧）により変位拡大する作用を実現できる。   In the present embodiment described above, the configuration of the piston portion 24a, the control valve member 62, and the hydraulic pressure generating portion 36 of the displacement extracting portion 24 is such that the control valve is controlled against the fuel pressure (pressure) generated in the hydraulic pressure generating portion 36. The pressure receiving surface of the member 62 is formed to be smaller than the area of the pressure receiving surface of the piston portion 24a. As a result, the displacement amount on the displacement take-out portion 24 side to which the displacement due to expansion and contraction of the piezo stack 21 is input can be enlarged and output by the control valve member 62, so that the displacement due to expansion and contraction of the piezo stack 21 is hydraulic ( The effect of expanding the displacement by the fuel pressure) can be realized.

それ故に、「機械式のてこの原理」を利用し変位拡大する作用を実現するもののように力点、支点、及ぶ作用点の各部で摩耗を招くことはなく、摩耗による作動不良などの信頼性低下を抑制することができる。   Therefore, there is no wear at each part of the force point, fulcrum, and acting point, as in the case of realizing the action of expanding the displacement using the “mechanical lever principle”, and the reliability decreases due to malfunction due to wear. Can be suppressed.

また、以上説明した本実施形態では、弁室通路６７に、弁室１０３から流出する燃料の流量を制限するオリフィス６８を設けているので、ピエゾスタック２１が収縮に転じ、液圧発生部３６内の燃圧（圧力）が低下後も、弁室１０３の燃圧（圧力）が増加した状態を維持することが可能となる。それによって、弁室１０３内の燃圧が液圧発生部３６内の燃圧を上回るように、弁室１０３内の燃圧と液圧発生部３６内の燃圧との差圧を形成し得る。これにより、その差圧ΔＰを利用して弁室１０３から液圧発生部３６へ流入する流入量を増加することができる。それによって、ピストン部２４ａの上方移動時に、液圧発生部３６内の燃料の充填不足が解消し得るので、制御弁部材６２の開閉動作が安定した、液圧発生部３６の変位拡大作用を実現できる。   Further, in the present embodiment described above, the orifice 68 for restricting the flow rate of the fuel flowing out from the valve chamber 103 is provided in the valve chamber passage 67, so that the piezo stack 21 starts to contract, and the inside of the hydraulic pressure generating unit 36 Even after the fuel pressure (pressure) decreases, the fuel pressure (pressure) in the valve chamber 103 can be maintained in an increased state. Thereby, a differential pressure between the fuel pressure in the valve chamber 103 and the fuel pressure in the hydraulic pressure generation unit 36 can be formed so that the fuel pressure in the valve chamber 103 exceeds the fuel pressure in the hydraulic pressure generation unit 36. As a result, the inflow amount flowing from the valve chamber 103 into the hydraulic pressure generating unit 36 can be increased using the differential pressure ΔP. Thereby, when the piston portion 24a moves upward, insufficient fuel filling in the hydraulic pressure generating portion 36 can be solved, so that the opening and closing operation of the control valve member 62 is stabilized and the displacement expanding action of the hydraulic pressure generating portion 36 is realized. it can.

以上の本実施形態による燃料噴射弁１によれば、摩耗による作動不良などの信頼性低下を抑制することと、変位量の変位拡大機能の安定化が図れることが両立することができる。   According to the fuel injection valve 1 according to the above-described embodiment, it is possible to achieve both suppression of reliability deterioration such as malfunction due to wear and stabilization of the displacement expansion function of the displacement amount.

また、以上説明した本実施形態では、ピストン部２４ａとシリンダ孔６１との間の第１摺動隙間ａ、並びに制御弁部材６２と支持孔６３、６４との間の第２摺動隙間ｂ及び第３摺動隙間ｃを、液圧発生部３６を液密にするように、僅かな隙間に設定する構成としている。さらに、上記第１摺動隙間ａ〜第３摺動隙間ｃのうち、第２摺動隙間ｂを少なくとも第３摺動隙間ｃより大きく設定することが好ましい。これにより、弁室１０３及び液圧発生部３６間のリーク燃料が流れる第２摺動隙間ｂ部のリーク燃料量を増やすことができ、ひいては、燃圧発生部３６の燃圧低下時に、一時的に燃料不充填に陥る場合があったとしても、燃圧発生部３６内の燃料の充填状態となる圧力回復の促進が図れる。   In the present embodiment described above, the first sliding gap a between the piston portion 24a and the cylinder hole 61, the second sliding gap b between the control valve member 62 and the support holes 63 and 64, and The third sliding gap c is set to be a slight gap so that the hydraulic pressure generator 36 is liquid-tight. Furthermore, it is preferable to set the second sliding gap b larger than at least the third sliding gap c among the first sliding gap a to the third sliding gap c. As a result, the amount of leaked fuel in the second sliding gap b where the leaked fuel between the valve chamber 103 and the fluid pressure generating part 36 flows can be increased. As a result, when the fuel pressure of the fuel pressure generating part 36 decreases, the fuel temporarily Even if there is a case where the fuel pressure is not filled, it is possible to promote the pressure recovery in which the fuel pressure in the fuel pressure generator 36 is filled.

なお、上記第２摺動隙間部ｂが第３摺動隙間部ｃに比べてその流路断面積を大きくするものことに限らず、その流路長さを短くするものであってもよい。   Note that the second sliding gap b is not limited to a channel cross-sectional area larger than that of the third sliding gap c, and the channel length may be shortened.

また、変位取り出し部２４のピストン部２４ａの移動方向とは反対方向に、制御弁部材６２の移動方向を設定している。そして、変位取り出し部２４のピストン部２４ａと制御弁部材６２を、燃料噴射弁１の中心軸線に対し平行に配置する構成としている。   Further, the moving direction of the control valve member 62 is set in the direction opposite to the moving direction of the piston portion 24a of the displacement extracting portion 24. The piston portion 24 a of the displacement take-out portion 24 and the control valve member 62 are arranged in parallel to the central axis of the fuel injection valve 1.

これにより、例えばピエゾ素子２２の積層数を減らし、駆動力の省力化と、ピエゾ素子２２を積層する軸方向（積層方向）のアクチュエータ２の小型化が図れる。さらに、アクチュエータ２の一部である変位取り出し部２４と、制御弁部材６２とを燃料噴射弁１の中心軸線に沿って平行に配置でき、ひいては更に軸方向の燃料噴射弁１の小型化が図れる。   Thereby, for example, the number of stacked piezo elements 22 can be reduced, the driving force can be saved, and the axial direction (stacking direction) actuator 2 for stacking the piezo elements 22 can be reduced. Furthermore, the displacement take-out part 24 which is a part of the actuator 2 and the control valve member 62 can be arranged in parallel along the central axis of the fuel injection valve 1, and further downsizing of the fuel injection valve 1 in the axial direction can be achieved. .

（第２実施形態）
第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態は、弁室通路１６７を制御弁部材６２に設ける一例を示すものである。図５は、燃料噴射弁１の一部を示し、燃料噴射弁１の特徴部分に係る構造を示している。 (Second Embodiment)
A second embodiment is shown in FIG. The second embodiment is a modification of the first embodiment. The second embodiment shows an example in which the valve chamber passage 167 is provided in the control valve member 62. FIG. 5 shows a part of the fuel injection valve 1 and shows a structure relating to a characteristic part of the fuel injection valve 1.

図５に示しように、弁室通路１６７は、制御弁部材６２を貫通するように形成されており、低圧部１０９と弁室１０３を連通している。弁室通路１６７の途中には、オリフィス６８が設けられている。   As shown in FIG. 5, the valve chamber passage 167 is formed so as to penetrate the control valve member 62, and communicates the low pressure portion 109 and the valve chamber 103. An orifice 68 is provided in the middle of the valve chamber passage 167.

このような構成であっても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。   Even if it is such a structure, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

また、上記構成により、弁室通路１６７を、制御弁部材６２に貫通する連絡孔で構成することになるため、例えばハウジング５に制御弁部材６２を迂回し、弁室１０３と低圧部１０９とを接続する孔を形成する場合に比べて、孔開け工数の低減が図れる。   Further, with the above configuration, the valve chamber passage 167 is configured by a communication hole penetrating the control valve member 62. For example, the control valve member 62 is bypassed in the housing 5, and the valve chamber 103 and the low pressure portion 109 are connected. Compared with the case of forming a hole to be connected, the number of drilling steps can be reduced.

（第３実施形態）
第２実施形態を図６に示す。第２実施形態は第２実施形態の変形例である。図６は、燃料噴射弁１の一部を示し、燃料噴射弁１の特徴部分に係る構造を示している。 (Third embodiment)
A second embodiment is shown in FIG. The second embodiment is a modification of the second embodiment. FIG. 6 shows a part of the fuel injection valve 1 and shows a structure relating to a characteristic part of the fuel injection valve 1.

図６に示すように、弁室通路１６７において制御弁部材６２の外壁面に開口する開口部１６７ａが、制御弁部材６２の摺動移動によりバルブボデー５３の内壁面によって閉塞または絞られる構成としている。これにより、弁室通路１６７の開口部１６７ａは、第１実施形態及び第２実施形態に説明したオリフィス６８と同様に、通路６７、１６７内を流れる燃料の流量を制限する流量制限手段として機能する。   As shown in FIG. 6, the opening 167 a that opens to the outer wall surface of the control valve member 62 in the valve chamber passage 167 is configured to be blocked or throttled by the inner wall surface of the valve body 53 by the sliding movement of the control valve member 62. . Accordingly, the opening 167a of the valve chamber passage 167 functions as a flow restriction means for restricting the flow rate of the fuel flowing in the passages 67 and 167, similarly to the orifice 68 described in the first and second embodiments. .

さらに、制御弁部材６２の摺動移動により開口部１６７ａが閉塞または絞られるため、燃圧発生部３６の燃圧低下時に、一時的に燃料不充填に陥る場合があったとしても、燃圧発生部３６内の燃料の充填状態となる圧力回復の促進が更に一層図れる。   Further, since the opening 167a is closed or throttled by the sliding movement of the control valve member 62, even if the fuel pressure generating part 36 may temporarily fall into the fuel filling state when the fuel pressure is reduced, It is possible to further promote the pressure recovery in which the fuel is filled.

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。 (Other embodiments)
Although a plurality of embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present invention. .

（１）以上説明した本実施形態では、弁要素としての弁部材３１を制御する制御弁を構成する「制御弁部材６２、弁座６６、及び弁室１０３」に関し、その弁室１０３に、オリフィス６８を有する弁室通路６７を接続する構成とした。この構成により、弁室１０３に生じる燃圧を高める作用を実現し得ると説明した。   (1) In the present embodiment described above, the “control valve member 62, the valve seat 66, and the valve chamber 103” that constitute the control valve that controls the valve member 31 as the valve element, and the valve chamber 103 includes an orifice The valve chamber passage 67 having 68 is connected. It has been described that this configuration can realize the effect of increasing the fuel pressure generated in the valve chamber 103.

それによって、制御弁部材６２の閉弁時に、制御弁部材６２が弁座６６に向けて下方移動する際に、弁室１０３内の燃圧によって生じる制御弁部材６２の上方に向かう力を、上記作用により増やす相乗効果がある。これにより、制御弁部材６２が弁座６６に向けて下方移動する運動エネルギーが過度な大きさになるのを抑制し、ひいては制御弁部材６２が弁座６６に着座時の衝突力を緩和することが可能となる。   Thereby, when the control valve member 62 is moved downward toward the valve seat 66 when the control valve member 62 is closed, the force directed upward of the control valve member 62 caused by the fuel pressure in the valve chamber 103 is applied as described above. There is a synergistic effect that increases. As a result, the kinetic energy of the control valve member 62 moving downward toward the valve seat 66 is suppressed from becoming excessively large, and as a result, the control valve member 62 reduces the collision force when seated on the valve seat 66. Is possible.

（２）また、以上説明した本実施形態では、弁要素として、弁部材３１を有する構成で説明した。弁要素は、これに限らず、例えば上記制御弁の制御弁部材６２と、弁部材３１との間に、例えば、圧力制御室を制御する別の制御弁を設け、当該別の制御弁の弁動作を、上記制御弁の制御弁部材６２の開閉動作によって駆動制御する構成とするものであってもよい。   (2) Moreover, in this embodiment demonstrated above, it demonstrated by the structure which has the valve member 31 as a valve element. The valve element is not limited to this. For example, another control valve for controlling the pressure control chamber is provided between the control valve member 62 of the control valve and the valve member 31, and the valve of the other control valve is provided. The operation may be configured to be driven and controlled by an opening / closing operation of the control valve member 62 of the control valve.

（３）また、以上説明した本実施形態では、ピストン状に形成される変位取り出し部２４のピストン部２４ａを、ピエゾスタック２１を含むアクチュエータ２の構成要素の一部として説明した。これに限らず、変位取り出し部２４のうちの支持部２４ｂと、ピストン部２４ａとを別部材とし、ピエゾスタック２１の伸縮による変位発生時に、支持部２４ｂがピストン部２４ａに常に当接する構成とするものであってもよい。   (3) Further, in the present embodiment described above, the piston portion 24 a of the displacement extraction portion 24 formed in a piston shape has been described as a part of the constituent elements of the actuator 2 including the piezo stack 21. Not only this but the support part 24b of the displacement taking-out part 24 and the piston part 24a are made into a separate member, and it is set as the structure which the support part 24b always contact | abuts to the piston part 24a at the time of the displacement generation | occurrence | production by expansion / contraction of the piezo stack 21. It may be a thing.

１ 燃料噴射弁
２ アクチュエータ
３ 弁要素
５ ハウジング
２１ ピエゾスタック
２２ ピエゾ素子
２４ 変位取り出し部
２４ａ ピストン部
２４ｂ 支持部
３１ 弁部材（弁要素）
３６ 液圧発生部
４４ スプリング
４８ スプリング
５１ ホルダボデー（ハウジング）
５３ バルブボデー（ハウジング）
５５ ノズルボデー（ハウジング）
５５ａ シート部
５７ 噴孔
６１ シリンダ孔
６２ 制御弁部材
６２ａ 小径部
６２ｂ 大径部
６３ 第１支持孔
６４ 第２支持孔
６５ 燃料連絡通路
６６ 弁座
６７ 弁室通路（連絡流路）
６８ オリフィス
７１ アクチュエータ孔
７２ 収容孔
１０１ 燃料供給通路
１０２ 低圧燃料通路（低圧部）
１０３ 弁室
１０４ 圧力制御室
１０９ 低圧部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 2 Actuator 3 Valve element 5 Housing 21 Piezo stack 22 Piezo element 24 Displacement extraction part 24a Piston part 24b Support part 31 Valve member (valve element)
36 Fluid pressure generating part 44 Spring 48 Spring 51 Holder body (housing)
53 Valve body (housing)
55 Nozzle body (housing)
55a Seat part 57 Injection hole 61 Cylinder hole 62 Control valve member 62a Small diameter part 62b Large diameter part 63 1st support hole 64 2nd support hole 65 Fuel communication channel 66 Valve seat 67 Valve chamber channel (connection channel)
68 Orifice 71 Actuator hole 72 Housing hole 101 Fuel supply passage 102 Low pressure fuel passage (low pressure portion)
103 Valve chamber 104 Pressure control chamber 109 Low pressure section

Claims (6)

燃料を噴射する燃料噴射弁において、
噴孔が形成されているハウジングと、前記ハウジングに収容され、前記噴孔を開閉する弁要素と、前記弁要素の開閉動作を制御する制御弁と、前記弁要素を間接的に制御するように、前記制御弁を駆動するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは、電圧を印加することにより伸縮するピエゾ素子、及び前記ピエゾ素子の伸縮する際の変位を前記アクチュエータの外部に取り出すピストン状の変位取り出し部を有し、
前記変位取り出し部の変位を燃圧に変化する燃圧発生部と、
前記燃圧発生部にて発生した燃圧を駆動源とし、前記制御弁の弁座に離座及び着座する制御弁部材であって、前記液圧発生部で発生する燃圧を受ける前記制御弁部材の受圧面が、前記変位取り出し部の受圧面より小さく形成されている制御弁部材と、
前記制御弁部材における前記液圧発生部で挟み込まれる部位とは異なる部位を挟み込み、かつ前記弁座の下流側に設けられる弁室であって、前記制御弁部材が前記弁座から離座及び着座することにより、前記弁室の内部の燃圧を増減する弁室と、
前記弁室に設けられる前記弁座の上流側に設けられ、前記弁座に連通する圧力制御室であって、燃料が導入されて前記弁要素に背圧を付与する圧力制御室と、
を備え、
前記制御弁部材は、前記弁室、前記液圧発生部、及び燃料を低圧源に戻すための低圧部間に介設されるとともに、前記ハウジングに摺動可能に支持され、
前記弁室は、前記低圧部に接続する連絡流路であって、前記弁室と前記低圧部の間にオリフィスを有する連絡流路が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。 In a fuel injection valve that injects fuel,
A housing in which an injection hole is formed, a valve element that is accommodated in the housing and opens and closes the injection hole, a control valve that controls the opening and closing operation of the valve element, and the valve element is indirectly controlled An actuator for driving the control valve,
The actuator has a piezo element that expands and contracts by applying a voltage, and a piston-like displacement extraction unit that extracts a displacement when the piezo element expands and contracts to the outside of the actuator,
A fuel pressure generating portion that changes the displacement of the displacement takeout portion to a fuel pressure; and
A control valve member that separates and seats on the valve seat of the control valve using the fuel pressure generated in the fuel pressure generating unit as a drive source, and the pressure received by the control valve member that receives the fuel pressure generated in the hydraulic pressure generating unit A control valve member having a surface formed smaller than a pressure receiving surface of the displacement take-out part;
A valve chamber provided on a downstream side of the valve seat, wherein the control valve member is provided on a downstream side of the valve seat, wherein the control valve member is separated from and seated on the valve seat. A valve chamber for increasing or decreasing the fuel pressure inside the valve chamber,
A pressure control chamber provided on the upstream side of the valve seat provided in the valve chamber and communicating with the valve seat, wherein a pressure control chamber that introduces fuel and applies a back pressure to the valve element;
With
The control valve member is interposed between the valve chamber, the hydraulic pressure generating portion, and a low pressure portion for returning fuel to a low pressure source, and is slidably supported by the housing.
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the valve chamber is a communication channel connected to the low pressure portion, and a communication channel having an orifice is provided between the valve chamber and the low pressure portion. 前記連絡流路は、前記制御弁部材を貫通する連絡孔であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。   The fuel injection valve according to claim 1, wherein the communication channel is a communication hole penetrating the control valve member. 前記制御弁部材は、前記制御弁部材の外壁面に前記連絡孔が開口する開口部であって、前記ハウジング内を前記制御弁部材が摺動することにより、前記開口部が前記ハウジングの内壁面により閉塞または絞られる開口部を有していることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。   The control valve member is an opening in which the communication hole opens on an outer wall surface of the control valve member, and the opening portion is formed by sliding the control valve member in the housing. The fuel injection valve according to claim 2, wherein the fuel injection valve has an opening that is closed or throttled by the valve. 前記ハウジング内に摺動可能に支持される前記制御弁部材の摺動隙間は、前記液圧発生部及び前記低圧部間の第１摺動隙間部と、前記弁室及び前記液圧発生部間の第２摺動隙間部とを有し、
前記第２摺動隙間部の流路断面積が前記第１摺動隙間部の流路断面積より大きく設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 A sliding clearance of the control valve member slidably supported in the housing is between a first sliding clearance between the hydraulic pressure generating portion and the low pressure portion, and between the valve chamber and the hydraulic pressure generating portion. And a second sliding gap portion of
4. The flow path cross-sectional area of the second sliding gap is set to be larger than the flow path cross-sectional area of the first sliding gap. 4. Fuel injection valve. 前記ハウジング内に摺動可能に支持される前記制御弁部材の摺動隙間は、前記液圧発生部及び前記低圧部間の第１摺動隙間部と、前記弁室及び前記液圧発生部間の第２摺動隙間部とを有し、
前記第２摺動隙間部の流路長さが前記第１摺動隙間部の流路長さより短く設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 A sliding clearance of the control valve member slidably supported in the housing is between a first sliding clearance between the hydraulic pressure generating portion and the low pressure portion, and between the valve chamber and the hydraulic pressure generating portion. And a second sliding gap portion of
5. The flow path length of the second sliding gap is set to be shorter than the flow path length of the first sliding gap. 5. Fuel injection valve. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、
前記変位取り出し部と、前記制御弁部材は、前記燃料噴射弁の中心軸線に対して平行に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 5,
The fuel injection valve, wherein the displacement take-out part and the control valve member are arranged in parallel to a central axis of the fuel injection valve.

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